KR20080073334A

KR20080073334A - 가변기

Info

Publication number: KR20080073334A
Application number: KR1020087014391A
Authority: KR
Inventors: 브라이언 덧손
Original assignee: 토로트랙 (디벨로프먼트) 리미티드
Priority date: 2005-12-05
Filing date: 2006-12-05
Publication date: 2008-08-08
Also published as: EP1957830A1; EP1957830B1; JP2010511840A; CA2632413C; CA2632413A1; CN101365894B; ES2325460T3; JP4714775B2; RU2413888C2; CN101365894A; ATE428073T1; BRPI0619447B1; WO2007065900A1; RU2008127343A; KR101433904B1; BRPI0619447A2; US8096918B2; US20090203493A1; DE602006006212D1; GB0524795D0

Abstract

공통 축선 주위에서 회전하도록 장착되는 두 개의 레이스(12,12)를 가지는 가변기(10)가 설명되어 있다. 상기 레이스의 성형된 대향 면(14,18)은 구동력을 상기 면들 사이로 전달하도록 상기 레이스 상에서 이동하는 적어도 하나의 롤러(38,40)를 포함하는 환형 공간을 형성한다. 회전자는 공통 축선에 대한 경가 각도가 변경 가능하여 가변기의 비율을 변경할 수 있도록 캐리어(42,44) 상에 장착된다. 롤러와 캐리어는 캐리어와 결합하는 태양기어(46,48)와 링(50,52)을 포함하는 기구를 통해 제어된다. 태양 기어와 링의 상대 회전으로 캐리어의 티핑 운동을 초래하여 롤러가 새로운 각도로 자체 조정될 수 있게 한다. 태양 기어와 링을 제어하기 위해, 이들과 결합하는 위성 기어가 제공된다. 캐리어의 회전 위치는 태양 기어와 링과의 결합과 무관하게 제어된다.

Description

가변기 {VARIATOR}

본 발명은 가변 구동비의 변화에 따라 방위가 가변될 수 있는 하나 또는 그 이상의 롤러에 의해 하나의 레이스로부터 서로로 구동력이 전달되는 형태의 롤링-견인력 가변기(rolling-traction variator)에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 그와 같은 가변기에서 롤러의 방위를 제어하기 위한 신규한 기구에 관한 것이다.

본 발명에서 "가변기"란 용어는 연속적인 가변 비율로 회전 구동력을 전달하는 장치를 지칭하는데 사용된다. 가변기는 특히, 그러나 배타적인 의미는 아니지만 모터 차량의 변속기(transmission)에 적용될 수 있다.

롤링 견인력 형태의 가변기로 가장 잘 알려진 형태는 레이스들이 대략 환형 공간을 함께 형성할 수 있는 형상을 갖는 대향 면들을 갖는 적어도 두 개의 동축으로 장착된 레이스를 사용한다. 적어도 하나의 롤러는 레이스들 사이의 공간 내에 위치되며 하나로부터 다른 하나로 구동력을 전달하도록 대향 면 상에서 운동한다. 롤러의 경사도 변화는 레이스의 상대 속도 및 그에 따른 가변기에 의해 제공되는 구동비의 변화와 관련이 있다.

구동비의 변화와 관련된 롤러 경사도의 변화는 자체 축선 주위에서의 회전과 같은 롤러의 다른 회전 운동과 구별하기 위해서 본 발명에서는 "세차 운 동(precession)"이라 지칭할 것이다.

롤러의 경사 각도를 제어하는데에는 몇몇 기구들이 필요하며 종래 기술에는 다수의 예들이 포함되어 있다. 통상적으로 그러한 기구들은 토오크를 롤러 마운팅(roller mounting)에 직접적으로 가하는 것에 의해 작동하지 않는다. 대신에, 롤러는 레이스에 의해 새로운 각도로 가해진 힘으로 인해 롤러를 변위시킴으로써 자체 조정될 수 있게 한다. 그러한 조정의 결과는 롤러의 자체 축선이 가변기 레이스의 공통 축선과 일치되는 위치를 롤러가 찾아내기 때문이며, 그로 인해 어떤 다른 위치에서의 롤러의 운동은 서로 결합되는 영역에 있는 레이스의 축선에 평행하지 않게 된다. 상기 제어 기구는 롤러의 변위를 조절하는 역할을 한다.

그러한 기구의 예는 PCT/GB03/00259(WO 03/062670)를 포함한 상기 출원인들의 많은 공개 특허에 개시되어 있다. 대부분, 롤러가 제체 조정될 수 있게 하는데 필요한 변위는 (가변기 레이스의 공통 축선 주위의)원주 방향을 따르며, 롤러가 반경 방향 면으로 경사진 축선 주위에서 세차 운동을 허용함으로써 롤러 변위와 롤러 경사 사이에 관련성이 설정된다. 주변 방향을 따라 롤러를 압박하여 롤러의 변위와 가변 비율에 영향을 끼치도록 하기 위해 작동기가 제공된다.

그러한 기구들은 자체적으로 가변기의 토오크 제어를 초래한다. 그러한 개념은 종래 기술에 공지되어 있지만 간략히 설명될 것이다. 종래의 많은 "가변비 제어" 변속기들은 필요한 구동비를 나타내는 몇몇 인풋의 형태를 수용하여 구동비를 제공하도록 자체 조정되도록 구성된다. 즉, 구동비는 직접적으로 설정된다. 대조적으로, 토오크 제어되는 변속기에서 직접적으로 설정되는 것은 토오크이다. 비율의 변경은 인풋 및 아웃풋에서 토오크를 관성에 적용한 것에 기인하며 가변기는 자동으로 그러한 변화를 수용한다. 가변기 레이스에 작용하는 토오크의 합은 본 발명에서 반작용 토오크라 지칭하는데, 이는 가변기 마운팅에 반작용하여야 하는 토오크이기 때문이다. 반작용 토오크는 롤러에 적용되어서 관련 작동기를 통해 가변기 케이스로 전달된다. 작동기 힘을 설정함으로써 반작용 토오크 자체도 직접적으로 설정되는데, 이는 (롤러 가속도를 무시한)작동기와 레이스에 의해 각각의 롤러에 가해진 힘이 동일하며 서로 반대 방향이어야 하기 때문이다. 변속기에 대한 제어는 작동기 힘을 제어함으로써 실행되는데, 여기서 반작용 토오크는 가변비를 갖지 않는다.

대부분의 폭넓게 채용된 제어 기구는 각각의 롤러에 대해 각각 유압 피스톤/실린더 형태의 작동기를 사용하며, 여기서 피스톤은 피스톤 로드를 통해 롤러를 이송하는 캐리지에 연결된다. 그러나, 가변기가 태양 기어와 링을 가지며 롤러 캐리지가 이들과 결합하는 아주 다른 형태의 기구도 설명된다. 태양 기어와 링의 상대적인 회전은 캐리지의 경사 운동을 초래하여 롤러가 새로운 방위로 자체 조정될 수 있게 한다. 이러한 형태의 장치에서는 태양 기어를 구동시키는 것이 문제이다. 이러한 목적으로 태양기어에는 몇몇 커플링이 필요하며 실제로 이는 예를 들어 가변기 축을 따라 연장하는 몇몇 슬리브를 통해 축선 방향으로, 또는 예를 들어 환형 공동을 통해 연장하는 아암을 통해 반경 방향을 따라 형성되어야 한다. 제작자의 선택에 따라 설계 상의 난점을 초래한다. 이는 롤러들이 전후로 이동할 때 아암이 롤러 및/또는 롤러 캐리어와 충돌하기 때문에 문제가 된다.

본 발명의 일면에 따라, 공통 축선 주위에서 회전하도록 장착되며 각각의 성형 면들을 갖는 한 쌍의 레이스와, 위성 기어에 작동가능하게 연결되는 작동기, 및 태양 기어와 링의 결합과 무관하게 상기 위성 기어의 회전을 제어하는 장치를 포함하는 가변기로서, 상기 각각의 성형 면들은 하나의 레이스로부터 다른 레이스로 구동력을 전달하기 위해 상기 레이스의 각기 다른 면들에서 운동하는 적어도 하나의 롤러를 포함하는 환형 공동을 함께 형성하며, 상기 롤러는 롤러 축선을 가지며 롤러가 롤러 축선 주위에서 스핀되도록 하고 공통 축선에 대한 롤러 축선의 경사도를 변경시켜 캐리어에 대한 세차 운동을 허용하여 가변기 비율을 변경시킬 수 있도록 베어링을 통해 캐리어에 장착되며, 상기 가변기는 상기 공통 축선에 동심이며 상기 공통 축선 주위에서 회전하도록 장착되는 태양 기어와 링을 더 포함하며, 상기 캐리어는 상기 태양 기어와 링과 결합하여 상기 태양 기어와 링의 상대 회전으로 상기 캐리어의 경사 운동을 초래하여 상기 롤러 축선의 경사 각도를 변경시키며, 상기 가변기는 상기 태양 기어와 링의 회전을 제어하는 기구를 더 포함하며, 상기 회전 제어 기구는 상기 환형 공동 내에 장착되고 상기 태양 기어와 링에 작동 가능하게 연결되는 위성 기어를 포함하는 가변기가 제공된다.

상기 태양 기어와 링의 결합과 무관하게 위성 기어의 회전을 제어함으로써, 위성 기어는 태양 기어와 링의 운동을 모두 제어하는데 사용될 수 있다. 위성 기어도 태양 기어와 링과 함께 운동될 수 있으므로, 위성 기어에 의해 롤러 등과 충돌하는 문제점은 방지될 수 있다.

태양 기어와 링의 결합과 무관하게 위성 기어의 회전을 몇몇 방식으로 제어하는 것이 필요하지만, 위성 기어를 회전시키기 위한 기구를 제공해야 한다는 것을 의미하는 것은 아니다. 양호한 실시예에서, 작동기는 공통 축선 주위에서 이동하는 주변 방향을 따라서 위성 기어를 이동시키도록 배열되는 것이 바람직하다. 캐리어의 경사를 제어하여 가변기의 비율을 제어하는데 필요한 태양 기어와 링의 상대 회전을 발생시키는 것은 위성 기어의 이러한 주변 운동이다.

위성 기어의 운동 궤적은 통상적으로 공통 축선 주위에서의 원호이다. 양호한 실시예에서 위성 기어의 회전을 제어하는 장치는 예를 들어 슬롯 내에 미끄럼 가능하게 수용되는 혀 부분(tongue)를 포함한다. 이러한 방식에서 이동 방향에 대한 횡방향으로의 위성 기어의 일부 운동이 조정될 수 있다.

작동기 자체는 선형 작동기가 바람직하지만, 유압 피스톤과 실린더 장치도 여전히 바람직하다. 가장 양호한 실시예는 실린더에 대해 한쌍의 피스톤을 포함한다.

위성 기어와 작동기 사이의 연결은 작동기의 힘을 위성 기어에 전달하고 위성 기어의 회전을 방지하면서 작동기의 이동 방향에 횡방향으로의 위성 기어의 일부 운동을 조정하는 상호 보완적인 미끄럼 부품에 의해 형성된다.

태양 기어, 링 및 위성 기어가 위성 기어 세트를 형성하도록 기어 결합되는 것이 특히 바람직하다.

본 발명은 토오크 제어식 가변기에도 양호하게 사용될 수 있다. 이는 작동기에 의해 위성 기어에 가해진 힘을 직접적으로 제어하여 차례로 가변기의 반작용 토오크를 직접적으로 제어함으로써 간단히 달성된다.

바람직하게, 링은 내측 허브 부품으로 이어지는 적어도 하나의 반경 방향으로 연장하는 림(limb)과 환형 외측 부품을 포함한다. 허브 부품은 링을 장착시키기 위해 공통 축선 주위에 저어널 연결될 수 있다.

위성 기어는 링의 허브 부품으로부터 외측 반경 방향으로 연장하는 제어 부재를 통해 링에 작동 가능하게 연결되는 것이 특히 바람직하다. 링의 회전을 제어하는데 필요한 토오크를 베어링을 통해 지지될 수 있는 허브 부품으로 전달함으로써, 링의 외측 부품의 왜곡 문제점을 방지할 수 있다.

바람직하게 그러한 실시예에서 제어 부재는 위성 기어의 치형 외측 부품과 결합되는 치형 외측 부품을 가진다.

본 발명의 다른 일면에 따라서, 공통 축선 주위에서 회전하도록 장착되며 각각의 성형 면들을 갖는 한 쌍의 레이스, 및 공통 축선 주위의 주변 방향을 따라 이동하도록 회전 방지 형태로 장착되는 위성 기어에 작동 가능하게 연결되는 작동기를 포함하는 가변기로서, 상기 각각의 성형 면들은 하나의 레이스로부터 다른 레이스로 구동력을 전달하기 위해 상기 레이스의 각기 다른 면들에서 운동하는 적어도 하나의 롤러를 포함하는 환형 공동을 함께 형성하며, 상기 롤러는 롤러 축선을 가지며 롤러가 롤러 축선 주위에서 스핀되도록 하고 공통 축선에 대한 롤러 축선의 경사도를 변경시켜 캐리어에 대한 세차 운동을 허용하여 가변기 비율을 변경시킬 수 있도록 베어링을 통해 캐리어에 장착되며, 상기 가변기는 상기 공통 축선에 동심이며 상기 공통 축선 주위에서 회전하도록 장착되는 태양 기어와 링을 더 포함하며, 상기 캐리어는 상기 태양 기어와 링과 결합하여 상기 태양 기어와 링의 상대 회전으로 상기 캐리어의 경사 운동을 초래하여 상기 롤러 축선의 경사 각도를 변경시키며, 상기 가변기는 상기 태양 기어와 링의 회전을 제어하는 기구를 더 포함하며, 상기 회전 제어 기구는 상기 환형 공동 내에 장착되고 상기 태양 기어와 링에 작동 가능하게 연결되는 위성 기어를 포함하는 가변기가 제공된다.

본 발명의 또 다른 일면에 따라서, 공통 축선 주위에서 회전하도록 장착되며 대향 성형 면들을 갖는 두 개의 레이스, 및 위치를 제어하도록 태양 기어와 링 모두에 결합되는 위성 기어를 포함하는 가변기로서, 상기 대향 성형 면들은 레이스들 사이로 구동력을 전달하도록 레이스 상에서 운동하는 적어도 하나의 롤러를 포함하는 환형 공간을 형성하며, 상기 롤러는 캐리어에 장착되어 상기 공통 축선에 대한 경사 각도가 가변기 구동력 비율을 변경할 수 있도록 가변되며, 상기 가변기는 상기 캐리지가 결합되어 상기 태양 기어와 링의 상대 회전으로 캐리어의 티핑 운동(tipping motion)을 초래하여 롤러의 경사 각도를 변경시키는 회전 가능하게 장착된 태양 기어와 링 부품을 더 포함하며, 상기 위성 기어의 회전 위치는 상기 태양 기어와 링의 결합과 무관하게 제어되는 가변기가 제공된다.

본 발명의 특정 실시예들은 다음의 도면을 참조하여 단지 예로서 설명될 것이다.

도 1은 가변기의 단지 반쪽만을 도시하는, 본 발명을 구현하는 제 1 가변기를 통해 가변기의 축선의 어느 한 측면으로 본 축방향 단면도이며,

도 2는 내측 부품을 나타내기 위해 가변기 레이스 중의 하나 및 태양 기어와 링을 구동시키는데 사용되는 기구가 생략되어 있는, 가변기의 축방향 단면도이며,

도 3은 가변기 레이스 중의 하나가 생략되어 있으나 태양 기어와 링을 구동시키는데 사용되는 기구는 포함하는, 동일한 가변기를 도시하는 사시도이며,

도 4는 캐리어 부품을 도시하는 도면이며,

도 5는 캐리어 부품 및 베어링 레이스를 포함하는 분해된 조립체를 도시하는 도면이며,

도 6은 가변기 롤러 및 관련 베어링 부품을 포함하는 분해된 조립체를 도시하는 도면이며,

도 7은 캐리어, 롤러 및 베어링을 포함하는 조립체를 도시하는 도면이며,

도 8 및 도 9는 축 방향을 따라 본, 롤러 조립체와 관련 태양 기어와 링을 도시하는 도면이며,

도 10은 가변 레이스 중의 하나와 제어 부재가 내부 부품을 나타내기 위해 생략되어 있는, 본 발명을 구현하는 제 2 가변기의 사시도이며,

도 11은 도 10에 대응하지만 제어 부재를 포함하는 도면이다.

본 발명의 가변 장치(10)의 일반적인 구성은 도 1 내지 도 3으로부터 이해될 수 있다. 이는 대략 본 발명의 실시예형 공동을 형성하기 위해 반본 발명의 실시예형 오목면(14,16)이 각각 외측 레이스(22,24)의 유사한 형상의 오목면(18,20)쪽으로 향하고 있는 내측 레이스(12)를 갖는 쌍형 공동형태의 본 발명의 실시예형 레 이스이다. 상기 레이스는 주 축(32)에 의해 형성되는 공통 축선(30) 주위를 회전하도록 장착된다. 외측 레이스(22,24)는 상기 축에 스플라인 결합되어 그와 함께 회전된다. 내측 레이스는 회전 베어링(34) 상에 장착되어서 상기 축에 대해 회전할 수 있다. 회전자(36)는 외측 주변부 상에 지지되며, 상기 회전자를 통해 회전 구동력이 내측 레이스로, 그리고 내측 레이스로부터 전달된다.

각각의 공동(26,28)은 롤러(38,40) 세트를 포함한다. 본 발명의 실시예에는 공동 당 3 개의 롤러가 제공된다. 롤러는 레이스의 오목면(14,16,18,20) 상에서 주행하여 이들 사이로 구동력을 전달하는 역할을 한다. 공동 축선(30)에 대한 롤러(38)의 경사는 각도(I)만큼 도 1에 표시되어 있다. 롤러의 세차 운동(precession)은 롤러의 경사 각도(I)에 따라 변경되는데, 그에 따라 각각의 롤러에 의해 각각의 레이스에 영향을 끼치는 본 발명의 실시예형 통로의 상대 길이를 변경시키고 내측 및 외측 레이스(12,22,24)의 상대 속도를 변화시킨다. 따라서 구동력은 연속 가변비로 주 축(32)과 회전자(36) 사이로 전달된다.

롤러와 레이스 사이에 견인력을 제공하기 위해, 이들은 서로를 향해 편향되어야 한다. 이는 통상적으로, 하나의 레이스를 다른 하나를 향해 압박하는 유압 또는 기계식 "엔드 로드(end load)" 장치를 사용하여 통상적으로 달성된다. 이러한 엔드 로드 장치는 도면에 도시하지 않았지만, 그 예로는 토로트랙 (디벨로프먼트)리미티드에서 출원한 국제 특허 출원 PCT/GB02/01551(공개 번호WO02/079675)호에서 살펴볼 수 있다. 롤러와 레이스는 서로 접촉하지 않는 대신에, 그들에 유체를 배출함으로써 유지되는 얇은 견인 유체에 의해 일정하게 분리된다. 또한, 견인 유체를 공급하는데 사용되는 수단은 본 발명의 목적과 직접적인 관련은 없으므로 도시하지 않았지만, 적합한 장치는 토로트랙(디벨로프먼드) 리미티드의 국제 특허 출원 PCT/GB03/00281, 공개 번호 WO03/062675에서 살펴볼 수 있다.

각각의 롤러(38,40)는 각각의 캐리어(42,44) 상에 지지된다. 두 개의 공동(26,28)은 각각의 태양 기어(46,48)와 각각의 링(50,52)을 포함한다. 태양 기어와 링은 공통 축선(30)을 가지며 그를 중심으로 회전할 수 있다. 태양 기어는 링의 반경방향 내측에 있다. 그들 사이에서 각각의 태양 기어/링 세트는 환형체를 형성하며 환형체 내에 캐리어(42,44)가 태양 기어와 링이 결합하도록 장착된다. 본 발명의 실시예에서 태양 기어, 링 및 캐리어는 기어 휠 방식으로 결합되어서 함께 주 기어 장치를 효과적으로 형성한다. 링의 이(teeth)는 내측에 형성되어 있으며 환형 기어 휠을 형성한다. 상기 이는 링의 전체 내측 원주에서 접촉할 필요는 없는데, 이는 링의 운동 범위가 제한되어 있기 때문이다. 유사하게, 캐리어는 완전한 본 발명의 실시예형 외측 주변부를 필요로 하지 않는데, 그 이유는 이들이 단지 한정된 각도 범위에서만 운동하기 때문이다. 따라서 캐리어(42,44)에는 각각, 림(58;limb)을 통해 외측 반경방향의 부분 본 발명의 실시예형부(56)에 연결되는 내측 반경방향 부분 본 발명의 실시예형부(54)가 형성되어 있다(특히 도 4 참조). 캐리어의 이러한 구성은 롤러 자신과 같은 다른 부분들의 부착 없이 캐리어가 이용가능한 공간 내에 끼워맞춰질 수 있게 한다.

두 개의 공동(26,28) 내의 태양 기어(46,48)는 내측 레이스(12)를 통과하는 슬리브(60)를 통해 서로 연결되어서, 이들이 함께 회전된다. 결과적으로 내측 레 이스(12)가 주 축(32)에 직접 저어널 연결되기 보다는 슬리브에 저어널 연결된다. 슬리브(60)는 각각의 공동(26,28) 내에 두 개의 베어링(62,64)에 의해 주 축(32) 상에 자체 저어널 연결된다. 각각의 링(50,52)은 반경 방향으로 연장하는 림(66,68)을 통해 각각의 허브(70,72)에 연결되며 이런 방식으로 각각의 베어링(74,76)을 통해 슬리브(60) 상에 회전가능하게 장착된다. 림(66,68)은 공동 내에 롤러 등의 부착을 방지할 수 있는 형상으로 위치된다.

각각의 롤러(38,40)는 베어링 장치를 통해 캐리어(42,44) 상에 장착되는데, 이는 롤러에 두 개의 자유도를 허용하는데, 그 중 하나는 롤러가 자신의 축선 주위에서 회전할 수 있게 하는 것이며, 다른 하나는 롤러가 경사 각도를 변경하도록 처리되어 가변비를 변경시킬 수 있게 하는 것이다. 베어링 장치는 도 4 내지 도 7을 참조하여 이후에 설명될 것이다.

자체 축선 주위에서의 롤러의 회전은 롤러 중앙 구멍에 수용된 니들 베어링(78: 도 7)에 의해 제공된다. 롤러와 베어링 사이에는 허용 한계 링(80)이 제공된다. 주름 구성으로 인해, 허용한계 링은 롤러(38)와 베어링(78) 사이에 약간의 컴플라이언스를 제공한다. 사용시, 롤러는 가변 레이스에 의해 직경을 따라 커다란 힘을 받으며 그 결과 약간 변형된다. 상기 허용한계 링은 롤러의 변형을 수용하도록 탄성적으로 변형되어서 베어링으로 통과시키기 보다는 롤러 자체에 의해 압축력이 주로 발생될 수 있게 한다. 베어링의 내측 레이스는 허브(86: 도 5) 주위에 조립되는 두 개의 부품(82,84) 내에 형성된다. 두 개의 레이스 부품은 내측 베어링 레이스에 필요한 정규 본 발명의 실시예형면을 제공하도록 이들의 외측 원주 를 기계 가공한 후에 예를 들어, 서로 용접될 수 있다. 이와는 달리, 이들은 베어링 면을 제공하는 이들의 원주위(도시 않음)에 본 발명의 실시예형 밴드에 의해 함께 고정될 수 있다. 본 발명의 실시예형 스피곳(88)은 허브(86)의 어느 한 측면으로부터 돌출하여 세차 운동 축선(90)과 동심으로 정렬된다. 스피곳은 각각의 내측 레이스 부품(82,84)의 내측 레이스 내에 있는 보상 본 발명의 실시예형 오목부(92) 내에 수용된다. 그러한 구성은 내측 베어링 레이스(82,84)와 그에 지지되는 롤러가 축선(90) 주위에서 캐리어(42,44)에 대해 압착될 수 있게 한다.

세차 운동 축선이 반경방향 면(즉, 도 2의 지면과 같은 가변기 레이스의 공통 축선(30)에 수직한 면)에 놓이지 않는다는 것이 중요하다. 대신에, 세차 운동 축선은 캐스터(castor) 각도로 언급되는 것을 형성하도록 그러한 면에 대해 경사져 있다. 이러한 점은 상기 축선(90)에 수직한 방향을 따라 캐리어(42,44)를 도시하는 도 4로부터 가장 명확하게 이해될 수 있다. 캐리어의 기어 이는 상기 축선에 수직하다기 보다는 경사져 보인다. 이러한 기어 이의 각도는 세차 운동 축선과 반경 방향 면 사이의 캐스터 각도를 결정한다. 캐스터 각도는 가변기 기능과 관련된 중요한 베어링을 가진다.

도 8과 도 9는 롤러 운동을 명확히 하기 위한 것이다. 상기 도면들에서 롤러(38,40)는 간략함을 위해 다른 도면에서는 생략되어 있는 시라우드(shroud) 내에 포함된다.

롤러가 캐리어와 관련한 운동에 있어서 두 개의 자유도를 갖는 것은 이미 설명했다. 또한, 캐리어 자체도 두 개의 자유도를 갖는데, 그 중 하나는 공통 축 선(30) 주위에서 원주위 통로(도 8에 점선(95)으로 표시)를 따라 이동하며, 다른 하나는 경사진 운동을 수행한다는 점이다. 도 9에 있어서, 라인(96)은 공통 축선(30)과 캐리어(42)의 중심선을 통과하는 반경 방향 선이다. 라인(98)은 캐리어에 대해 고정된 기준 선이다. 이들 두 개의 라인들 사이의 각도(X)는 본 명세서에서 캐리어 경사 각도라 지칭한다. 태양 기어(46)와 링(50)이 동일한 각도를 통해 회전된다면 그 결과는 캐리어가 원주위로 이동되나 그 경사 각도는 변경되지 않음에 주목해야 하는데, 그 이유는 반경(96)과 기준 라인(98)이 동일한 각도를 통해 회전되기 때문이다. 여기서 롤러의 세차 운동은 없으며 가변비의 변경도 없다.

그러나, 태양 기어(46)와 링(50)이 상이한 각도를 통해 회전할 때 발생한다는 것을 고려해야 한다. 도 8에서, 롤러의 위치는 1 : 1 가변 비에 대응한다. 캐리어의 경사 각도(X)는 0이다. 도 9에서 태양 기어(45)와 링(50)은 모두 시계 방향으로 전진하여 통로(95)를 따라 롤러가 이동되게 하나, 태양 기어가 링에 대해 시계 방향으로 전진하여 캐리어(42)가 경사지게 한다. 이때 경사 각도(X)는 0이 아니다. 이러한 캐리어의 경사 효과에 의해 롤러(38)에 대한 일시적인 조정 효과를 생성함으로써 캐리어에 대해 전지하여 도시된 경사 위치를 점유하여 가변 비를 변경시킨다. 그러므로 태양 기어와 링(46,48,50,52)을 통해 가변기에 대한 제어를 실행하는 것이 분명하다.

가변기 공동 내에 태양 기어를 위치시키는 것이 아닌, 가변기를 적절히 제어하기 위해 태양 기어와 링을 구동시키는 것은 도전해 볼만하다. 도 3은 본 발명을 구현하는 적합한 제어 장치가 제공된 가변기를 도시한다.

상기 장치는 태양 기어와 링과 결합하여 이들을 모두 제어하는 위성 기어(100)를 사용한다. 여기서 위성 기어는 캐리어(42,44)와 다소 유사하게 형성된다. 이는 태양 기어와 링과 각각 결합하는 내측 및 외측 이빨부를 가지며 이들은 본 발명의 실시예형 로커스(locus) 상에 놓이나 위성기어는 완전한 본 발명의 실시예형의 주변부를 필요로 하지 않으며(갖지 않으며) 이들을 부착함이 없이 두 개의 캐리어(42) 사이의 한정된 공간에 끼워 맞춰질 수 있는 형상이다. 캐리어의 회전 위치는 태양 기어 또는 링과의 결합에 의해 제어되지 않는다. 도시된 실시예에서, 제어 바아(106) 내에 형성된 슬롯(104)과 위성 기어 상에 형성된 혀 부분(102: tongue)와의 결합에 의해 회전이 방지된다. 상기 제어 바아는 실린더(110) 내에 수용된 유압 피스톤(108)으로부터 측면으로 돌출한다. 피스톤과 실린더에 의해 형성된 유압 작동기는 이중 작동식, 즉 대향 작동 챔버(112,114)를 압박함으로써 어느 한 방향으로 힘을 가하도록 형성된다. 상기 제어 바아와 상기 위성 기어의 혀 부분와 슬롯의 결합으로 피스톤에 대한 위성 기어의 측면 운동을 가능하게 하는데, 이는 위성 기어가 원호인 통로를 따르기 때문에 필요하다.

피스톤(108)이 이동할 때, 태양 기어(46)와 링(50)은 동일한 방향으로 위성 기어에 의해 모두 이동된다. 그러나 태양 기어는 링과 유사한 직경과 링보다 적은 이를 가지며, 태양 기어는 보다 큰 각도로 이동한다. 따라서 캐리어(42,44)는 가변 비를 변경시키기 위해 이들의 원주위 통로를 따라 이동하며 경사진다.

이러한 장치는 토오크 제어를 위해 사용될 수 있다. 이는 롤러 원주위 위치와 가변 비 사이의 필수적인 관련성을 제공한다. 레이스에 의해 롤러에 가해지는 순수한 토오크는 피스톤(108)을 통해 반응하여 피스톤에 의해 가해진 힘이 반작용 토오크에 비례하며 반작용 토오크를 결정한다.

피스톤 위치와 캐리어 경사 사이의 관련성은 링과 태양 기어의 상대 크기에 의존하며 다른 설계 요건을 만족시키도록 선택된다.

도 3에 도시된 구동 장치에서의 하나의 잠재적인 난점은 위성 기어(100)에 의해 링(50)에 가해진 하중이 초과될 수 있음이 증명되었다는 점이다. 이러한 관점에서 모두 6 개의 가변기 롤러에 의해 링(50)에 가해진 힘이 단일 위성 기어(100)를 통해 반응될 수 있다는 점을 주목해야 한다. 그 결과적인 비대칭 하중은 링(50)의 바람직하지 않은 왜곡을 초래할 수 있다. 높이 하중도 태양 기어(46)에 부과될 수 있으나 태양 기어가 더욱 소형의 경질 부품이므로 거의 문제가 되지 않는다.

실제로 가변기 제어를 위해 추가의 위성 기어-아마도 가변기 공동 당 1개-를 사용하는 것도 가능하나, 이는 제조 비용을 증가시킬 것이다. 대신에, 도 10 및 도 11에 도시된 실시예에서의 접근 방식은 필요한 토오크를 내부를 통해 링(50)에 가하는 것인데, 이는 덜 경질의 외측부를 통하는 것보다 상당히 경질이고 베어링에 의해 직접 지지될 수 있게 한다. 이들 도면에 도시된 가변기는 도 3과 동일하게 많은 가변기를 가지며 이들의 공통 부품들에는 동일한 도면부호가 사용될 것이다. 도 10은 아래에 있는 부품을 나타내기 위해 제어 부재(150)를 생략한 반면에, 도 11은 이들 부품을 포함하고 있다.

본 발명의 실시예에서, 링(50)은 스포크(154)를 통해 링의 환형 외측부에 연 결되는 일체형 허브(152)를 가지며, 상기 스포크는 본 발명의 실시예에서 3 개이다. 상기 허브(152)는 (도면에 도시 않은)베어링을 포함하며, 베어링을 통해링(50)이 주 축(32)에 회전가능하게 장착된다. 태양 기어(46)와 링(50)을 구동시키기 위해 제어 장치는 한 번더 이중 작동 형태의 유압 작동기를 포함하며, 이 작동기는 본 발명의 실시예에서 연결 로드(160)를 통해 연결되는 한 쌍의 피스톤 헤드(156,158)를 가진다. 피스톤 헤드(156,158)는 각각의 실린더(162,164) 내에서 운동하며 도면에서는 포트(166,168)를 도시하고 있으며 포트를 통해 유체가 각각의 실린더 내의 작동 챔버(170,172)로 일정한 압력으로 유입된다. 이들 압력차는 가변기의 거동을 조절하는데 사용되는 주 제어 신호를 구성하며 관련 유압에 의해 조정된다. 전술한 압력차는 연결 로드(160) 상의 순수 힘에 대응하며 이러한 힘은 위성 기어(100)로 전달된다. 도 3의 실시예에서 볼 수 있는 바와 같이, 작동기의 힘을 전달하고 전후로 이동할 때 위성 기어(100)에 의해 취해지는 통로의 곡률을 수용하는 위성 기어(100)와 유압 작동기 사이에 커플링이 필요하다. 이러한 커플링은 본 발명의 실시예에서 (도시된 실시예에서 단일 부품으로서 형성되는)위성 기어(100)에 단단히 연결되고 연결 로드(160) 내에 상호 보완적으로 형성되는 슬롯 내에 수용되도록 반경 방향으로 연장하는 혀 부분(174)에 의해 달성된다. 이러한 슬롯을 따라 조금 미끄럼함으로써 토오크(174)에 의해 위성 기어(100)가 곡선 통로를 따르도록 한다. 혀 부분(174)는 슬롯 내에 밀착 끼워 맞춤되지만, 이렇게 형성된 커플링은 위성기어(100)가 회전되는 것을 방지한다.

전술한 바와 같이 도 10에 도면 부호 176으로 나타낸 반경방향으로 최내측 이빨부가 태양 기어(46)와 결합한다. 위성 기어(178)의 반경 방향 최외측 이빨부(178)는 링(50)에 작동가능하게 연결되지만, 본 발명의 실시예에서(그리고 도 3에 도시한 실시예와 대조적으로)상기 이빨부는 링(50)과 결합하지 않는 대신에, 제어 부재(150)의 내측 기어 이(180)와 결합한다.

제어 부재(150)는 함께 이동하도록 링(50)에 연결된다. 본 발명의 실시예에서, 제어 부재(150)는 주 축(32) 주위에 놓이고 링(50)의 허브(152)에 볼트 연결되는 제어 허브(182)를 가진다. 제어 부재(150)의 아암(184)은 제어 허브(182)로부터 반경 방향으로 연장하며 전술한 바와 같이 위성 기어(100)와 결합하도록 내측 반경방향으로 향하는 기어 이(180)를 지지하는 리턴(186) 내에서 종결된다. 따라서 위성 기어(100)의 운동은 제어 부재(150)를 통해 링(50)으로 전달된다. 링(50)의 비대칭 왜곡의 경향은 본 발명의 실시예에서 감소되는데, 이는 측면 하중이 제어 허브(152)를 통해 주 축(32)과 작용하기 때문이다.

Claims

공통 축선 주위에서 회전하도록 장착되며 각각의 성형 면들을 갖는 한 쌍의 레이스와, 위성 기어에 작동가능하게 연결되는 작동기, 및 태양 기어와 링의 결합과 무관하게 상기 위성 기어의 회전을 제어하는 장치를 포함하는 가변기로서,

상기 각각의 성형 면들은 하나의 레이스로부터 다른 레이스로 구동력을 전달하기 위해 상기 레이스의 각기 다른 면들에서 운동하는 적어도 하나의 롤러를 포함하는 환형 공동을 함께 형성하며, 상기 롤러는 롤러 축선을 가지며 롤러가 롤러 축선 주위에서 스핀되도록 하고 공통 축선에 대한 롤러 축선의 경사도를 변경시켜 캐리어에 대한 세차 운동을 허용하여 가변기 비율을 변경시킬 수 있도록 베어링을 통해 캐리어에 장착되며, 상기 가변기는 상기 공통 축선에 동심이며 상기 공통 축선 주위에서 회전하도록 장착되는 태양 기어와 링을 더 포함하며, 상기 캐리어는 상기 태양 기어와 링과 결합하여 상기 태양 기어와 링의 상대 회전으로 상기 캐리어의 경사 운동을 초래하여 상기 롤러 축선의 경사 각도를 변경시키며, 상기 가변기는 상기 태양 기어와 링의 회전을 제어하는 기구를 더 포함하며, 상기 회전 제어 기구는 상기 환형 공동 내에 장착되고 상기 태양 기어와 링에 작동 가능하게 연결되는 위성 기어를 포함하는,

가변기.
제 1 항에 있어서,

상기 위성 기어의 회전을 제어하는 장치는 상기 위성 기어의 회전을 방지하는 역할을 하는,

가변기.
제 1 항에 있어서,

상기 작동기는 상기 공통 축선 주위에서 이동방향의 주변 방향을 따라 상기 위성 기어를 이동시키도록 배열되는,

가변기.
제 3 항에 있어서,

상기 위성 기어의 회전을 제어하는 장치는 상기 위성 기어의 회전을 방지하며 이동 방향의 횡 방향을 따라 상기 위성 기어의 일부 운동을 조정하도록 구성되는,

가변기.
제 4 항에 있어서,

상기 위성 기어의 회전을 제어하는 장치는 슬롯 내에 미끄럼 가능하게 수용되는 혀 부분을 포함하는,

가변기.
제 1 항 내지 제 5 중 어느 한 항에 있어서,

상기 작동기는 선형 작동기인,

가변기.
제 4 항에 있어서,

상기 작동기는 유압 피스톤과 실린더 장치를 포함하는,

가변기.
제 4 항에 있어서,

상기 작동기는 각각의 실린더 내에 한 쌍의 피스톤을 포함하는,

가변기.
제 6 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 작동기는 작동기의 힘을 상기 위성 기어에 전달하고 상기 위성 기어의 회전을 방지하면서 상기 작동기의 이동 방향에 횡 방향으로의 위성 기어의 일부 운동을 조정하는 상호 보완적인 미끄럼 부품을 통해 상기 위성 기어에 연결되는,

가변기.
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 태양 기어, 링 및 위성 기어는 톱니 결합되어 위성 기어 세트를 형성하는,

가변기.
제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 가변기는 토오크 제어식인,

가변기.
제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 링은 환형 외측 부품 및 내측 허브 부품으로 이어지는 적어도 하나의 반경방향으로 연장하는 림을 포함하는,

가변기.
제 12 항에 있어서,

상기 허브 부품은 상기 링을 장착시키도록 상기 공통 축선 주위에 저어널 연결되는,

가변기.
제 13 항에 있어서,

상기 위성 기어는 상기 링의 허브 부품으로부터 외측 반경 방향으로 연장하는 제어 부재를 통해 상기 링에 작동 가능하게 연결되는,

가변기.
제 14 항에 있어서,

상기 제어 부재는 상기 위성 기어의 치형 외측 부품과 결합하는 치형 외측 부품을 가지는,

가변기.
공통 축선 주위에서 회전하도록 장착되며 각각의 성형 면들을 갖는 한 쌍의 레이스, 및 공통 축선 주위의 주변 방향을 따라 이동하도록 회전 방지 형태로 장착되는 위성 기어에 작동 가능하게 연결되는 작동기를 포함하는 가변기로서,

상기 각각의 성형 면들은 하나의 레이스로부터 다른 레이스로 구동력을 전달하기 위해 상기 레이스의 각기 다른 면들에서 운동하는 적어도 하나의 롤러를 포함하는 환형 공동을 함께 형성하며, 상기 롤러는 롤러 축선을 가지며 롤러가 롤러 축선 주위에서 스핀되도록 하고 공통 축선에 대한 롤러 축선의 경사도를 변경시켜 캐리어에 대한 세차 운동을 허용하여 가변기 비율을 변경시킬 수 있도록 베어링을 통해 캐리어에 장착되며, 상기 가변기는 상기 공통 축선에 동심이며 상기 공통 축선 주위에서 회전하도록 장착되는 태양 기어와 링을 더 포함하며, 상기 캐리어는 상기 태양 기어와 링과 결합하여 상기 태양 기어와 링의 상대 회전으로 상기 캐리어의 경사 운동을 초래하여 상기 롤러 축선의 경사 각도를 변경시키며, 상기 가변기는 상기 태양 기어와 링의 회전을 제어하는 기구를 더 포함하며, 상기 회전 제어 기구는 상기 환형 공동 내에 장착되고 상기 태양 기어와 링에 작동 가능하게 연결되는 위성 기어를 포함하는,

가변기.
도 1 내지 도 9 또는 도 10 및 도 11에 도시되고 이들 도면을 참조하여 대체로 설명된 가변기.